第5讲 直流电动机的工作特性amp;直流发电机原理.ppt

前述课题要点 对于并励直流电动机 对于串励直流电动机 * 电机及拖动基础 第5讲 直流电动机的工作特性直流发电机原理（3学时）2013.04.09 电机及拖动基础 直流电动机特性 (1) 转速特性 是指当Ua=UN ，If =IfN 时，n = f（I a）的关系曲线。由感应电动势公式和电压方程可得 工作特性是指：在额定电压、额定励磁电流、和电枢回路无外加电阻状况下：电机的转速n、电磁转矩Te和效率η与输出功率P2间的关系。 转速特性、转矩特性、效率特性、起动特性、调速特性 如果忽略电枢反应， 当Ia 增加时，转速n下降，形成转速降 ?n，如图中曲线1 所示。 若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能引起转速的上升，与Ia 增大引起的转速降相抵消，使电动机的转速变化很小。实际运行中为保证电动机稳定运行，一般使电动机的转速随电流Ia 的增加而下降。转速降一般为额定转速的3~8%，呈基本恒速状态。 直流电动机特性 转速特性分析： 由： 直流电动机特性 励磁电路断电的后果 当 If = 0，Φ =Φr 很小（剩磁）， 由于机械惯性---n 不能突变，E 很小 →Te = CTΦr Ia 仍有一定数值。 (1) 若Ia增速 Φ 减速，则T e＞TL →n ?? →飞车！ (2) Ia增速 Φ 减速，则Te ＜TL →n ?? →n = 0 → 闷车！ 直流电动机在使用时，励磁绕组绝不能断路。 直流电动机特性 (1) 当Te = 0 时，Ia = If = 0， Φ =Φr (剩磁)， n0 = (5 ~ 6) nN。 (2) 当Te 很小时，Ia 很小， 磁路未饱和， Te ?→ Ia ? →Φ ? → n 迅速下降。 (3) 当Te 很大时，Ia 很大， 磁路已饱和， Te? → Ia ? →Φ 基本不变 → n下降较少。 注意： 对于串励电动机，在空载或轻载时，转速n高，可能超出转子机械强度的 允许范围，不允许在空载或轻载状态下运行。 直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。一旦励磁电流 If = 0， 则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩， 使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大， 超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。 因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。 (2) 转矩特性 是指当Ua=UN ，I f=I fN时，Te = f（I a）的关系曲线。由转矩特性公式Te = CT? Ia 可知，在磁通为额定值时，电磁转矩与电枢电流成正比。若考虑电枢反应的去磁效应，转矩随电枢电流的增加而略微下垂，如图中曲线2所示。 (3) 效率特性 是指Ua =UN ，I f =I fN 时，? = f（I a）的关系曲线。电动机的损耗中仅电枢回路的铜耗与电流Ia成平方正比关系，其他部分与电枢电流无关。电动机的效率随Ia 增大而上升，当Ia 大到一定值后，效率又逐渐下降，如图中曲线3所示。一般直流电动机的效率在0.75~0.94之间。 直流电动机特性 直流发电机各物理量的参考正方向选定如图3-18a所示。 直流发电机 发电机产生的电磁转矩---- 制动转矩。 1. 电压方程 他励式直流发电机由外动力拖动按图3-18a 所示逆时针旋转，产生感应电动势Ea ，并且Ea Ua，使电枢电流Ia反向，此时电枢回路的电压方程为 其中， 。 他励式直流发电机的励磁线圈采用单独电源供电，其回路方程见式： 直流发电机 如果发电机采用并励方式，励磁绕组与电枢回路并联，由图3-19所示的电流方向，电枢回路的电压方程与他励时相同，但电流变为式（3-25），即 直流发电机 2. 转矩方程 直流发电机的电枢在外动力转矩Tm的拖动下逆时针旋转，工作在发电状态时，与反方向的空载转矩T0 和电磁转矩Te 平衡。这样，按图3-18中正方向的约定， 可写出发电机状态的转矩平衡方程 3. 功率方程 对于直流发电机，输入的机械功率为 因电磁功率 直流发电机 -*- （3-29） 上式说明，他励直流发电机将输入的原动机的机械功率转换成电能输出和内部的热能损耗。其功率关系如图3-20所示，可见机械能转换成电能的变换过程。 直流发电机 -*- 由此可得，直流发电机